直空在冶金工業中的應用

2020-04-18 真空技術網 真空技術網整理

   在真空中對金屬及其合金進行真空冶金范圍很廣,包括真空蒸餾、礦石及其半產品的真空分離,金屬化合物真空還原、鋼液爐外真空脫氣和精煉、金屬真空熔鑄、真空燒結,真空熱處理、真空釬焊及真空固態接合等多種工藝方法。真空冶金工業自二十世紀五十年代發展以來之所以得到極為廣泛地應用,是因為真空環境在冶金過程中具有一系列的特點所致。

   首先是真空環境中物質與殘余氣體分子間的化學作用十分微弱,因此非常適宜對黑色金屬、稀有金屬,超純金屬及其合金、半導體材料的熔煉和精制。

   其次,在真空環境中可通過降低單一氣體分子的分壓強、達到鋼液脫氣精煉、真空碳脫氧的目的。真空環境的另一個特點還在于它在較低的溫度下、具有進行一定反應的能力,例如在同樣溫度下,有些反應過程在大氣中則難以進行,但是在低壓下就十分容易。這就是真空化合物分解和有色金屬冶煉的基本原理。

   表 4 給出了各種不同真空冶金領域中所采用的各種工藝方法和它們的適用范圍。供讀者參閱。表 4 中給出的真空冶金中,尚應包括真空鍍膜工藝,但是由于這一領域,目前已成為真空表面處理技術中的一個重要組成部分,因此我們將在下一節中詳述。

表 5 真空冶金的主要領域、工藝方法及其適用范圍

領域

工藝方法

運用范圍

真空感應熔煉

鐵鎳鈷銅鈹鈾系金屬及其合金

鈦鈹系金屬及其合金、鐵鎳鈷系高級合金鋼、鈾系合金、硅、鋯、鐵、鈮、鉑的區域精煉

自耗電極真空弧熔煉

鐵鎳鈷系高級合金鋼及低合金鋼,高級合金鎢鋁銠鉭鈦系金屬及其合金

非 耗電極真空電弧熔煉

鈾鈦鋯及碳化鈾熔煉

真空弧熱源在水冷銅坩堝中精煉及鑄造

鈦鋯鉬鈮鎢鉭及鈾等金屬合金

真空電子束熔煉同時在水冷銅坩堝中凝固成錠

鎢、鉬、鈮、鉭、鉿、鈹等爾難熔金屬及全金高級合金鋼、超級合金、起純金屬

電子束熱源在水冷 銅坩堝中皮殼精練然后進行離子鑄造或精密鑄造

鋁、鉬、鈮、鉭、鋯、鈦等,滾球軸承鋼等,高級合金鋼

溢流法電子束多重熔床熔煉及冷凝成錠

高純金屬、高純合金及高級合金鋼

等離子弧熔煉

合金鋼及工具材料

等離子弧重熔

鈦及合金鋼

等離子弧感應熔煉

耐熱鋼及耐熱合金

真空精練

合金鋼精練及脫氣

 

鋼包靜態真空脫氣

處理合金鋼

真空澆注

碳鋼合金鋼大鍛件鋼錠

倒包脫氣

結構鋼

出鋼脫氣

與電爐組合處理各種合金鋼

出鋼脫氣加真空澆注

大鋼件鋼錠處理澆注

出鋼脫氣加例包脫氣

各種鋼

提升處理( DH 法)

碳鋼、低合金錫、彈簧鋼、軸承鋼、不銹鋼電工鋼

循環處理( RH 法)

同上

電磁攪拌真空脫氣

軸承鋼、超高強度鋼

真空鋼包吹氬

低合金鋼

真空電弧加熱脫氣

高合金鋼

真空吹氧脫碳精練

不銹鋼及其他合金、高純鐵素體不銹鋼

電弧加熱電磁攪拌真空精煉

合金鋼、不銹鋼、軸承鋼

真空吹氧精煉

不銹鋼

氬氧精煉

不銹鋼、結構鋼、軸承鋼、工具鋼

水蒸氣混氧精煉

不銹鋼、猛鉻鋼

真空退火

鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、工具模具鋼、鉬、鋁、鈦、鋯、鈾、銅、鈦合金

真空氣體淬火真空高壓氣淬

高速鋼、馬氏體鉻鋼、冷作工具鋼、熱處工具鋼、鈦合金鑄件

真空油淬火

工具鋼、高速鋇

電子束淬火

活塞環槽脊、汽車凸輪軸及有關零件

輝光離子氮化

鉻鋼、高速鋼、球未鑄鐵零件

真空滲碳真空離子滲碳

軸鑿輪模具等零件

電子束焊接

難熔金屬活性金屬、耐熱鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高速鋼

真空釬焊

不銹鋼、鋁和鋁合金、鈦及其合金鈹與不銹鋼、鈹 - 鈦、鈹 - 鈮、鈹 - 陶瓷

真空固態結合(擴散焊)

鎳懸超合金,鈦合金 Cu-Ni , Ti- 鋼 Cu-Nb 、銅 - 鋼

真空燒結

真空精類冶金

高純度耐熱金屬及合金,復合金屬、高磁性磁鐵、不銹鋼零件

真空蒸餾濃縮和結晶

真空蒸餾

有機油類、合成樹脂原料、高級酒精、高級脂肪酸、維生素 A 、 E 、苯乙烯、香乙醇、制酒、香精分離、鈦給鋯去掉鎂雜質和二氧化碳

真空濃縮

合成氨、合成尿素、制鹽糖、制酸、合成洗滌劑、制堿、浮制品、果汁、果醬

真空結晶

氯化鉀、氯化鈉、合成尿素、合成氨

真空科學的應用領域: